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Materie prime, stabilizzanti e plastificanti

Il PVC deriva da 2 risorse naturali: sale (57%) e petrolio (43%). L’elettrolisi dell’acqua salata produce il cloro che, combinato con l’etilene ottenuto dal petrolio, forma un monomero di vinilcloruro (o CVM).
Le molecole del CVM vengono unite in un processo chiamato polimerizzazione per formare la resina: una polvere bianca e fine che, una volta mescolata agli additivi, conferisce al PVC le sue qualità speciali.

  • Il PVC può essere prodotto in sospensione o in emulsione. Vengono impiegate diverse tipologie di additivi:
  • Stabilizzanti che impediscono l’invecchiamento e la degradazione termica del prodotto
  • Plastificanti per conferire al prodotto flessibilità ed elasticità
  • Lubrificanti per facilitare la lavorazione della mescola nelle macchine trasformatrici o per conferire ai corrispondenti manufatti particolari caratteristiche, ad esempio la resistenza alla luce e all’atmosfera
  • Pigmenti per colorare

 

 

Compound

 

I compound di PVC si ottengono miscelando la resina di PVC con i diversi additivi (stabilizzanti, plastificanti, lubrificanti, filler e pigmenti), necessari per fornire al prodotto le caratteristiche desiderate.I compound possono essere in granuli o in “dry blend”.

I granuli si ottengono riscaldando la mescola desiderata e inviandola ad un estrusore. Dagli estrusori escono “spaghetti” omogenei di compound di PVC che vengono tagliati da lame apposite in forma di granulo.

In forma “dry blend”, invece, il polimero viene miscelato con gli additivi necessari, setacciato e imballato come polvere asciutta.

I compound di PVC vengono impiegati per una vastissima gamma di applicazioni quali: profili in espanso, rivestimenti, soglie, profili finestra, profili trasparenti o colorati vari, condutture, profili per persiane avvolgibili, canalette per cavi elettrici. Ma anche manufatti stampati a iniezione, spine e prese elettriche, scocche per computer, curve e raccordi, articoli tecnici; cavi elettrici (isolamento/protezione), cavi crosslincabili, profilati e cavi trasparenti.

 

Stabilizzanti

 

La trasformazione del PVC passa sempre attraverso un processo termico che rischierebbe di degradare le catene polimeriche. Per prevenire questa possibilità e per garantire la durata del materiale, sono stati sviluppati una serie di composti chimici che ne evitano la degradazione e conferiscono ai manufatti le proprietà richieste: gli stabilizzanti.

I primi stabilizzanti erano essenzialmente alcuni sali e saponi metallici, basati in gran parte su metalli quali Piombo o Cadmio. Nel corso del tempo ed in funzione delle applicazioni, sono stati sviluppati sistemi sempre più complessi che permettono di ottenere prestazioni superiori, nel rispetto della sicurezza e dell’ambiente.

Oltre agli aspetti ambientali, i nuovi sistemi stabilizzanti facilitano il riciclo degli articoli in PVC, perseguendo gli obiettivi di Vinyl2010 prima e VinylPlus oggi, le orgianizzazioni che attuano a livello europeo il programma previsto dall’Impegno Volontario dell’industria del PVC.
Un primo obiettivo raggiunto è stato quello di eliminare l’utilizzo del Cadmio come stabilizzante per la produzione di manufatti in PVC nel 2001.
Un altro impegno ha riguardato gli stabilizzanti al Piombo: dalla fine del 2015, i membri di ESPA hanno completato la sostituzione degli stabilizzanti al piombo per applicazioni in PVC nell’Europa dei 28. Questo risultato è stato verificato nel 2016 da una società di revisione esterna.

Altri stabilizzanti utilizzati sono:

  • Stagno soprattutto per film rigidi e film atossici per uso alimentare e farmaceutico
  • Miscele sinergiche di saponi metallici (es. Ba-Zn) e costabilizzanti appositamente sviluppati in funzione delle diverse applicazioni
  • Recenti sistemi cosiddetti “NGOB” (Next Generation Organic Based), a base di soli saponi di Calcio e costabilizzanti organici.

 

 

Plastificanti

 

I plastificanti sono le sostanze che vengono aggiunte alla plastica per renderla flessibile, resiliente e più facile da maneggiare.
Molti prodotti, tra cui presidi chirurgici salvavita, cavi elettrici, film, tessuti sintetici per abbigliamento e calzature, componenti per l’industria dell’auto e pavimentazioni devono le loro caratteristiche di flessibilità e morbidezza proprio ai plastificanti utilizzati nella loro produzione.

I plastificanti, come molte altre sostanze, sono soggetti ad una strettissima regolamentazione che ne assicura l’utilizzo in tutta sicurezza. A livello Europeo è di particolare importanza il “regolamento 793/93/CE: valutazione e controllo del rischio delle sostanze esistenti”.

Oggi esistono oltre 300 differenti tipologie di plastificanti, di cui circa 50 -100 utilizzati a livello commerciale.

Ftalati (anche www.phthalates.org): DEHP, DINP, DIDP, BBP, DBP, DIBP, DIHP, DUP, DIUP, DTDP, FTALATI LINEARI (C7-C9, C7-C11, C9-C11)

Caratteristiche: i più comuni sono caratterizzati dall’ottimale bilanciamento dei criteri di selezione, idoneo per la maggioranza delle applicazioni. Altre caratteristiche sono la facilità di gelificazione, l’efficienza e l’elevata volatilità comparata con plastificanti di più alto peso molecolare.

Applicazioni: alcuni plastificanti sono universali (i cosiddetti General Purpose) cioè adatti a tutte le applicazioni; altri plastificanti sono utilizzati specificamente per pavimentazioni e, in taglio con altri plastificanti, per la produzione di compound destinati ad applicazioni varie; membrane per edilizia, rivestimenti vari per edilizia, interni auto, cavi per medio-alte temperature, cavi elettrici per medio-alte temperature di utilizzo, plastisol per rivestimenti metallici, tessuti spalmati.

Trimellitati: TOTM (TEHTM), TM7-9, TM8-10
Caratteristiche: eccellente resistenza alle alte temperature, da buona a ottima flessibilità alle basse temperature, processabilità comparabile o migliore di alcuni ftalati, resistenza alla migrazione
Applicazioni: cavi elettrici, cavi per cablaggi auto, interni auto, compound medicali

Polimerici:
Caratteristiche: resistenza alla migrazione a contatto con olii, grassi ed idrocarburi, resistenza alla migrazione a contatto con altri materiali termoplastici, adesivi, vernici, ecc., bassa volatilità, buona resistenza alle alte temperature
Applicazioni: cavi oleoresistenti, cavi resistenti alla migrazione, membrane resistenti al bitume, tubi per il passaggio di idrocarburi e/o liquidi alimentari, nastri adesivi, foglie per arredamento, cartellonistica, nastri trasportatori anche per contatto alimenti, scarpe/stivali di sicurezza

Esteri Alifatici: DOA (DEHA), DINA, DIDA, DOS, DOZ
Caratteristiche: eccellente resistenza alle basse temperature, bassa viscosità su plastisol
Applicazioni: contatto con gli alimenti e altre applicazioni che richiedono resistenza alle basse temperature

Esteri epossidici:
Applicazioni: principalmente utilizzati come co-stabilizzanti. Fra gli esteri epossidici, l’ESBO è inserito in normative alimentari

Vari: Citrati, Dibenzoati, Alchil Sulfonati, Cloroparaffine

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